热电偶特性及(2014)
热电偶特性实验总结
热电偶特性实验总结热电偶，也叫温度电极，是一种采用特殊材料制成的电极，可以感知温度变化。
它能够将温度变化转化为电流/电压变化。
它由两种不同材料做成，这些材料具有不同的电阻和温度系数，从而形成一个可以检测温差的电路。
目前，热电偶已成为将温度变化转化为电压变化最为常用的传感器之一。
有许多种热电偶，它们之间的主要差异特征在于它们的温度特性不同。
热电偶的特性是指它输出的电阻对温度的变化关系。
评估热电偶的性能需要一组可控的测试条件，以及一组准确的测量参数，这需要做一个热电偶特性测试。
热电偶特性测试的实施主要分为3个方面：特性确定，性能测试和稳定性测试。
特性确定是最关键的环节，可以确定热电偶的电流输出特性，以及温度给定线性输出。
性能测试是为了确定热电偶的精度和稳定性，以及它改变是否符合要求。
稳定性测试主要是指测试在特定环境及时间内，热电偶的响应特性是否稳定。
热电偶特性测试实施完毕后，需要对测试结果进行评估，以求得对热电偶的细节评估。
首先，需要根据测试结果，确定热电偶的电阻/温度特性曲线，以确定热电偶的精度和稳定性。
其次，要检验热电偶的温度给定线性输出，确定热电偶在温度变化上的准确度。
最后，要确定热电偶在不同环境和时间内的稳定性，以及它的响应特性是否能满足要求。
以上就是热电偶特性实验的全部流程，经过精心实施，我们能够获得准确而完整的实验数据，从而帮助我们更好的判断热电偶的性能优劣。
当然，在实验的实施过程中，我们也要认真对待，确保实验结果的准确性，否则就会影响实验结果的准确性。
再次强调，热电偶是用来监测温度变化的传感器，在其他领域也有重要作用，所以，要正确实施热电偶特性实验。
总的来说，热电偶特性的实验主要包括特性确定、性能测试和稳定性测试，是研究热电偶技术发展的关键一环。
实施热电偶特性实验是关乎重大利益的重要事情，所以，要按照详细的流程，正确实施，以保证热电偶特性实验的准确性与可靠性。
(2014春版)《现代检测技术》实验指导书
《现代检测技术》实验指导书李学聪冯燕编广东工业大学自动化学院二０一四年二月实验一 热电偶测温及校验一、 实验目的1.了解热电偶的结构及测温工作原理；2.掌握热电偶校验的基本方法；3.学习如何定期检验热电偶误差，判断是否及格。
二、 实验内容和要求观察热电偶，了解温控电加热器工作原理; 通过对K 型热电偶的测温和校验，了解热电偶的结构及测温工作原理；掌握热电偶的校验的基本方法；学习如何定期检验热电偶误差，判断是否合格。
三、 实验主要仪器设备和材料1. CSY2001B 型传感器系统综合实验台(下称主机) 1台2. 温度传感器实验模块 1块3. 热电偶镍铬 ― 镍硅热电偶(K，作被校热电偶) 1支 镍铬 ― 锰白铜热电偶(E，作控温及标准热电偶) 1支4. 213位数字万用表 1只四、 实验方法、步骤及结果测试1.观察热电偶，了解温控电加热器工作原理。
①拿起热电偶并握紧黑柄，然后旋开热电偶的金属保护套，缓慢抽出，观察热电偶的外形。
观察完后，将其旋紧并注意不可以让热电偶和金属保护套接触。
②温控器：作为热源的温度指示、控制、定温之用。
温度调节方式为时间比例式，绿灯亮时表示继电器吸合电炉加热，红灯亮时加热炉断电。
2.仪器连线（如图1所示）① 首先将综合实验台的电源开关置“关”， 然后将电源插头（实验桌前面）和加热炉电源插座插入综合实验台面板上的“220V 加热电源出”处；② 将热电偶工作端插进温度传感器实验模块上的加热炉炉膛内， E 和K 分度热电偶的冷端按极性（注意区分“+”和“—”）分别接在“温控”和“测试”端。
3.开启电源 将综合实验台和加热炉的电源开关打“开”。
4.设定温度和测量数据将功能开关置“设定”，调节旋钮设定温度为50℃， 然后将开关拨至“测量”位置；当炉温达到设定值时， 等待3―5分钟炉温恒定后，分别测量“温控”和“测试”的电压（开关保持在“温控”状态），交互测量四次，把输出的热电势记录于表2中。
常见热电偶类型及特点
常见热电偶类型及特点令狐采学１、K型热电偶镍铬（镍硅（镍铝）热电偶）Ｋ型热电偶是抗氧化性较强的贱金属热电偶，可测量0～1300℃的介质温度，适宜在氧化性及惰性气体中连续使用，短期使用温度为1200℃，长期使用温度为1000℃，其热电势与温度的关系近似线性，是目前用量最大的热电偶。
然而，它不适宜在真空、含硫、含碳气氛及氧化还原交替的气氛下裸丝使用；当氧分压较低时，镍铬极中的铬将择优氧化，使热电势发生很大变化，但金属气体对其影响较小，因此，多采用金属制保护管。
Ｋ型热电偶缺点：（1）热电势的高温稳定性较Ｎ型热电偶及贵重金属热电偶差，在较高温度下（例如超过1000℃）往往因氧化而损坏；（2）在250～500℃范围内短期热循环稳定性不好，即在同一温度点，在升温降温过程中，其热电势示值不一样，其差值可达2～3℃；（3）其负极在150～200℃范围内要发生磁性转变，致使在室温至230℃范围内分度值往往偏离分度表，尤其是在磁场中使用时往往出现与时间无关的热电势干扰；（４）长期处于高通量中系统辐照环境下，由于负极中的锰（Ｍn）、钴（Ｃo）等元素发生蜕变，使其稳定性欠佳，致使热电势发生较大变化。
2、S型热电偶（铂铑10－铂热电偶）该热电偶的正极成份为含铑10%的铂铑合金，负极为纯铂。
其特点是：（１）热电性能稳定、抗氧化性强、宜在氧化性气氛中连续使用、长期使用温度可达1300℃，超达1400℃时，即使在空气中、纯铂丝也将会再结晶，使晶粒粗大而断裂；（２）精度高，在所有热电偶中准确度等级最高，通常用作标准或测量较高温度；（３）使用范围较广，均匀性及互换性好；（４）主要缺点有：微分热电势较小，因而灵敏度较低；价格较贵，机械强度低，不适宜在还原性气氛或有金属蒸汽的条件下使用。
3、E型热电偶（镍铬－铜镍[康铜]热电偶）Ｅ型热电偶为一种较新产品，正极为镍铬合金，负极为铜镍合金（康铜）。
其最大特点是在常用的热电偶中，其热电势最大，即灵敏度最高；它的应用范围虽不及Ｋ型偶广泛，但在要求灵敏度高、热导率低、可容许大电阻的条件下，常常被选用；使用中的限制条件与Ｋ型相同，但对于含有较高湿度气氛的腐蚀不很敏感。
j type 热电偶标准
j type 热电偶标准热电偶是一种常用的温度传感器，其中J型热电偶是应用广泛的一种。
本文将深入探讨J型热电偶的标准，包括其定义、特性、制造工艺，以及在温度测量领域中的应用。
一、引言热电偶是通过两个不同金属导体的热电效应来测量温度的一种传感器。
J型热电偶由铁和常量anFe-Constantan（铜镍合金）两种金属组成，具有良好的稳定性和可靠性。
二、J型热电偶的定义金属组成：J型热电偶由铁和常量anFe-Constantan两种金属材料组成，其电势-温度关系是线性的。
电势-温度特性：J型热电偶的电势与温度之间存在固定的关系，这种关系由国际温标确定。
三、J型热电偶的特性广泛测温范围：J型热电偶适用于-210°C至1200°C的广泛温度范围，使其在多种工业场合中得到应用。
较高灵敏度：J型热电偶相对于其他类型的热电偶具有较高的灵敏度，对温度变化有较为敏感的响应。
良好的稳定性：由于其金属材料的选择，J型热电偶具有较好的稳定性，适用于长时间的温度测量。
四、J型热电偶的制造工艺金属选材：选择高纯度的铁和Constantan金属，确保热电偶的稳定性和可靠性。
绝缘材料：在金属导体周围添加适当的绝缘材料，以防止热电偶与外部环境的干扰。
连接头设计：制造连接头时需要考虑其耐高温、抗腐蚀等特性，以确保连接的可靠性。
五、J型热电偶在温度测量中的应用工业自动化：J型热电偶广泛应用于工业自动化领域，例如在制造业中对高温工艺的监测和控制。
实验室测量：由于其较高的灵敏度和稳定性，J型热电偶在实验室中用于精密温度测量。
热处理过程：在金属加工和热处理过程中，J型热电偶用于监测和控制温度，确保产品质量。
石油化工：在石油化工领域，J型热电偶被用于监测反应器温度等关键环节。
六、J型热电偶标准的重要性数据准确性：遵循J型热电偶的标准能够确保温度测量的准确性，满足工业生产对数据准确性的要求。
设备互换性：符合标准的J型热电偶具有较好的互换性，能够在不同设备和系统中广泛应用。
热电偶、热电阻工作原理及特点
热电偶、热电阻工作原理及特点热电偶工作原理将两种不同的金属导体焊接在一起，构成闭合回路，如在焊接端（即测量端）加热产生温差，则在回路中就会产生热电动势，此种现象称为塞贝克效应（Seebeck-effect）。
如将另一端（即参考端）温度保持一定（一般为0℃），那么回路的热电动势则变成测量端温度的单值函数。
这种以测量热电动势的方法来测量温度的元件，即两种成对的金属导体，称为热电偶。
热电偶产生的热电动势，其大小仅与热电极材料及两端温差有关，与热电极长度、直径无关。
热电偶工作原理图热电阻工作原理工业用热电阻分铂热电阻和铜热电阻两大类。
热电阻是利用物质在温度变化时自身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的。
热电阻的受热部份(感温元件)是用细金属丝均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上。
当被测介质中有温度发生变化时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质中的平均温度。
热电偶、热电阻特点热电偶热电阻热电偶同其它种温度计相比具有如下特点：a、优点·热电偶可将温度量转换成电量进行检测，对于温度的测量、控制，以及对温度信号的放大、变换等都很方便，·结构简单，制造容易，·价格便宜，·惰性小，热电阻同其它种温度计相比具有如下特点：a、优点·准确度高。
在所有常用温度计中，准确度最高，可达1mk。
·输出信号大，灵敏度高。
如在0℃用Pt100铂热电阻测温，当温度变化1℃时，其电阻值约变化0.4Ω，如果通过电流为2mA，则其电压输出量变化为800μV。
在相同条件下，即使灵敏度比较高的K型热电偶，其热电动势变化也只有热电偶热电阻热电偶同其它种温度计相比具有如下特点：a、优点·热电偶可将温度量转换成电量进行检测，对于温度的测量、控制，以及对温度信号的放大、变换等都很方便，·结构简单，制造容易，·价格便宜，·惰性小，·准确度高，·测温范围广，·能适应各种测量对象的要求（特定部位或狭小场所），如点温和面温的测量，·适于远距离测量和控制。
常见热电偶类型及特点
常见热电偶类型及特点１、K 型热电偶镍铬（镍硅（镍铝）热电偶）Ｋ型热电偶是抗氧化性较强的贱金属热电偶，可测量0～1300 ℃的介质温度，适宜在氧化性及惰性气体中连续使用，短期使用温度为1200 ℃，长期使用温度为1000 ℃，其热电势与温度的关系近似线性，是目前用量最大的热电偶。
然而，它不适宜在真空、含硫、含碳气氛及氧化还原交替的气氛下裸丝使用；当氧分压较低时，镍铬极中的铬将择优氧化，使热电势发生很大变化，但金属气体对其影响较小，因此，多采用金属制保护管。
Ｋ型热电偶缺点：（1））热电势的高温稳定性较Ｎ型热电偶及贵重金属热电偶差，在较高温度下（例如超过1000 ℃）往往因氧化而损坏；（2））在250 ～500 ℃范围内短期热循环稳定性不好，即在同一温度点，在升温降温过程中，其热电势示值不一样，其差值可达2～3℃；（3））其负极在150 ～200 ℃范围内要发生磁性转变，致使在室温至230 ℃范围内分度值往往偏离分度表，尤其是在磁场中使用时往往出现与时间无关的热电势干扰；（４）长期处于高通量中系统辐照环境下，由于负极中的锰（Ｍn）、钴（Ｃo）等元素发生蜕变，使其稳定性欠佳，致使热电势发生较大变化。
2、S 型热电偶（铂铑10 －铂热电偶）该热电偶的正极成份为含铑10% 的铂铑合金，负极为纯铂。
其特点是：（１）热电性能稳定、抗氧化性强、宜在氧化性气氛中连续使用、长期使用温度可达1300 ℃，超达1400 ℃时，即使在空气中、纯铂丝也将会再结晶，使晶粒粗大而断裂；（２）精度高，在所有热电偶中准确度等级最高，通常用作标准或测量较高温度；（３）使用范围较广，均匀性及互换性好；（４）主要缺点有：微分热电势较小，因而灵敏度较低；价格较贵，机械强度低，不适宜在还原性气氛或有金属蒸汽的条件下使用。
3、E 型热电偶（镍铬－铜镍[康铜]热电偶）Ｅ型热电偶为一种较新产品，正极为镍铬合金，负极为铜镍合金（康铜）。
其最大特点是在常用的热电偶中，其热电势最大，即灵敏度最高；它的应用范围虽不及Ｋ型偶广泛，但在要求灵敏度高、热导率低、可容许大电阻的条件下，常常被选用；使用中的限制条件与Ｋ型相同，但对于含有较高湿度气氛的腐蚀不很敏感。
化工仪表技能大赛答案2014(1)
1、用差压变送器测量液位的方法是利用（B ）（A）浮力压力（B）静压原理（C）电容原理（D）动压原理2、聚合釜的温度控制具有较大的滞后性，为了保证控制效果良好，一般为选用（ C ）控制规律。
（A）比例（B）比例+积分（C）比例+积分+微分（D）比例+微分3、当被测介质含有固体悬浮物时，且为电介质时，宜选用（ A ）流量计。
（A）电磁（B）涡街（C）椭圆齿轮（D）节流装置4、用电子电位差计测温度，当热电偶热端升高2℃，室温（冷端温度）下降2℃，则仪表的指示（A ）。
（A）升高2℃（B）下降2℃（C）不改变- （D）升高4℃5、用K分度号的热电偶与其匹配的补偿导线测量温度，如果补偿导线的极性接反，仪表指示则（C ）。
（A）偏高（B）偏低（C）可能大，也可能小（D）不改变6、控制高粘度、带纤维、细颗粒的流体选用下列哪种调节阀最为合适？（ D ）（A）蝶阀（B）套筒阀（C）直通双座阀（D）偏心旋转阀（E）角形阀7、调节系统中调节器的正反作用的确定是依据（B ）（A）实现闭环回路的正反馈（B）实现闭环回路的负反馈（C）系统放大倍数恰到好处（D）生产的安全性8、由于微分调节规律有超前作用，因此调节器加入微分作用主要是用来（ C ）（A）克服调节对象的惯性滞后（时间常数T）、容量滞后τc和纯滞后τo；（B）克服调节对象的纯滞后τo；（C）克服调节对象的惯性滞后（时间常数T）、容量滞后τc；9、目前使用的智能变送器的精度一般是（C ）。
（A）±0.1% （B）±0.5% （C）±0.075% （D）±0.2%10、一般情况下，流量测量要求其流体流动时应处于（ A ）状态。
（A）层流（B）紊流（C）过渡流（D）脉动流11、下述节流装置哪一种为非标准节流装置（B ）。
（A）孔板（B）双重孔板（C）文丘制管（D）喷嘴12、常用的孔板测量流量时，其环室取压应属于（C ）取压法。
（A）法兰取压法（B）经距取压法（C）角接取压法（D）管接取压法13、当需要测量高粘度流体流量时，可选用（B ）。
热电偶特性及应用数据处理
热电偶特性及应用数据处理热电偶是一种测量温度的传感器，它利用热电效应来测量温度。
热电偶由两种不同金属的导线组成，这两种金属的两个接点构成了测量温度的检测点，也称为热电偶的焊点。
当热电偶的焊点受到温度变化时，两种金属之间就会产生热电势差，即温度电动势（Thermo-electromotive force，简称温度EMF）。
热电偶的工作原理是基于两个不同导体的热电效应，其中最常用的热电对是铂铑-铂热电对（PtRh-Pt）。
铂铑合金被用作热电偶的保护外壳，因为它具有良好的耐高温性能。
铂铑和铂的导线之间的温度差会导致电势差的产生，该电势差与温差成正比。
热电偶的特性主要包括线性度、响应时间、温度范围和灵敏度。
线性度是指热电偶温度与温度电动势之间的关系是否符合线性关系。
响应时间是指从温度变化到热电偶输出电压变化所需要的时间。
温度范围是指热电偶能够有效测量的温度范围，这取决于使用的金属和绝缘材料的性能。
灵敏度是指温度变化单位引起的电势变化。
热电偶的灵敏度约为10微伏/摄氏度。
热电偶广泛应用于各种工业和实验室测量中，其主要应用包括以下几个方面：1. 工业过程测量：热电偶可用于测量各种液体、气体和固体物质的温度。
它们可以被安装在流体管道、炉炉中、发动机和锅炉等设备上，以监测温度变化并进行自动控制。
2. 温度校准：热电偶被广泛用作温度计校准的标准，因为它们具有良好的稳定性和可重复性。
热电偶的温度与电动势的关系已被国际标准化组织（ISO）确立，并提供了相应的校准曲线。
3. 实验室研究：热电偶可以用于实验室中各种科学研究的温度测量，如化学反应、材料研究和生物医学实验等。
其小尺寸和高灵敏度使其成为研究人员首选的传感器之一。
4. 冶金和玻璃工业：在冶金和玻璃工业中，热电偶经常用于测量高温炉中的温度。
例如，在炼钢过程中，热电偶被用于监控熔池的温度，以确保工艺参数的控制。
5. 医疗设备：热电偶在医疗设备中也有广泛的应用。
例如，在手术过程中，热电偶被用来监测患者的体温。
k型热电偶与j型热电偶
k型热电偶与j型热电偶K型热电偶和J型热电偶是常见的热电偶类型，它们在温度测量和控制领域广泛应用。
下面将分别对K型热电偶和J型热电偶进行介绍。
K型热电偶是一种常见的热电偶类型，它由铠装热电偶线和连接头组成。
铠装热电偶线由两种金属（镍铬和镍铝）组成，这两种金属的热电动势与温度之间具有良好的线性关系。
K型热电偶具有广泛的温度测量范围，可在-200℃至1350℃之间工作。
具有较高的灵敏度和较小的线性误差，可满足大多数工业应用的需要。
K型热电偶的优点包括价格实惠、响应速度快、抗氧化和耐腐蚀性能较好等。
因此，K型热电偶被广泛应用于冶金、化工、电力、汽车、制药等领域的温度测量。
J型热电偶也是一种常见的热电偶类型，它由铠装热电偶线和连接头组成。
J型热电偶采用铁和铜的合金作为热电偶线材料，具有较低的温度测量范围，可在-40℃至750℃之间工作。
与K型热电偶相比，J型热电偶的线性误差较大，但仍然能够满足许多应用的要求。
J型热电偶具有价格便宜、抗振动能力强、耐高温和耐氧化等优点。
因此，J型热电偶广泛应用于空调、炉温控制、食品加热和医疗设备等领域。
K型热电偶和J型热电偶都需要连接头来连接热电偶线和显示、控制仪表。
连接头起到保护和固定热电偶线的作用，同时也能提供铜导线和仪表连接。
连接头的材料一般采用陶瓷、塑料或金属，具有良好的绝缘和耐高温性能。
在使用K型热电偶和J型热电偶时，还需要注意一些常见的问题。
首先，由于热电偶线的长度对测量结果有影响，应尽量减少热电偶线的长度，避免过长导致误差。
其次，由于热电偶线在使用过程中容易受到机械应力、振动和腐蚀的影响，建议定期检查和维护，以确保其工作正常和准确。
此外，在连接过程中应注意避免热电偶线与其他导线短路或开路，以免影响测量结果。
综上所述，K型热电偶和J型热电偶是常见的热电偶类型，它们在温度测量和控制领域有着广泛的应用。
通过了解它们的优点、温度范围和适用领域，可以选择适合的热电偶类型来满足不同应用的需求。
K型热电偶温度特性实验报告
图 1（a）
图 1（b）
两种不同导体或半导体的组合被称为热电偶。
当回路断开时，在断开处 a，b 之间便有一电动势 ET，其极性和量值与回路中的热电势一致，见图 19-1
（b），并规定在冷端，当电流由 A 流向 B 时，称 A 为正极，B 为负极。实验表明，当 ET 较小时，热电势 ET
与温度差（T-T0）成正比，即
ET=SAB（T-T0）
（1）
SAB 为塞贝克系数，又称为热电势率，它是热电偶的最重要的特征量，其符号和大小取决于热电极材
料 的相对特性。
热电偶的基本定律：
1． 按图 3 先接好“差动放大器”和“电压放大器”，将“电压放大器”的输出接至 V/F 表（选择 V， 200mV）。
2． 打开“直流电源”开关，短接“差动放大器”的输入端，增益调节电位器都处于中间位置，调节 调零电位器，使 V/F 表显示为零。
3． 拿掉短路线，按图 3 接好所有连线。
图 3 热电偶测温接线图
4． 调节“2~20V 直流稳压电源”为 5V，将“2~20V 直流稳压电源”输出接入“加热器”电源输入端， 加热源温度慢慢上升。
5． 将水银温度计放至“加热器”表面（加热器已固定在平行梁的下悬臂梁背面）。 6． 用水银温度计测量加热源表面温度。观察 V/F 表电压示数随温度的变化情况。 五、实验报告 在热电偶测温原理中，其冷端要置于冰水混合物中以保持零摄氏度状态，给具体应用带来很大不便。 试设计一种方案实现热电偶的冷端补偿。
K 型热电偶温度特性实验报告
热电偶测温特性实验报告
热电偶测温特性实验报告
一、实验目的
实验目的是通过测量热电偶，了解测量热电偶的工作原理和使用特性；测试热电偶校
准系数，确定热电偶的温度测量范围及精度；测试热电偶的变比特性，量化热电偶的传感
特性。
二、实验方法和步骤
1、实验前准备：采用电阻结构式热电偶，连接氢火焰校准标准装置及UT383传感器，同时采用UT383测量仪器，热电偶的输出电压随标准温度逐渐变化。
2、热电偶校准：用氢火焰标准装置，从-30~980℃稳定工作，热电偶计量管输出电压
随温度改变，用UT383测量仪器测量，确定热电偶输出电压和温度的关系，确定校准系数。
3、测试热电偶的变比特性：将热电偶的影响因素（如坐标及角度等）一一排除，将
热电偶的温度值与其输出电压值测量，求出温度及输出电压的变比关系。
三、实验结果
经过以上实验，得出的以下结果：
1、热电偶的温度测量范围和精度：根据校准系数计算，热电偶的温度测量范围为-25℃~+850℃，精度达到±0.25℃。
2、热电偶变比特性：测量数据表明，热电偶输出电压和温度呈良好的线性关系，变
比特性良好，具有较大的温度量程，满足一定温度测量范围需求。
1、本次实验能够较好的了解热电偶的工作原理和使用特性。
3、在使用上，应根据温度量程、温度精度和变比特性等热电偶技术参数，确定使用
条件，使其达到最佳性能。
热电偶的基本性质(最详细、容易理解)和热敏电阻简介
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热电偶的基本定律
2
热电偶的基本定律
1、均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论其导 体是否存在温度梯度（温度差），回路中没有 电流（即不产生电动势） ；反之，如果有电流 流动，此材料则一定是非均质的，即热电偶必 须采用两种不同材料作为电极。
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2、中间导体定律一个由几种不同导体材料连接成的闭合回路， 只要它们彼此连接的接点温度相同，则此回路各接点产生 的热电势的代数和为零。
金属热电阻传感器一般称作热电阻传感器，是 利用金属导体的电阻值随温度的变化而变化的原理 进行测温的。 主要材料是铂、铜、镍。
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热电阻测温特点
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最基本的金属热电阻传感器由热电阻、 连接导线及显示仪表组成。
金属热电阻传感器测量示意图
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铂热ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ阻（Pt）
特点：测温精度高，稳定性好，性能可靠。得到了广泛应用， 应用温度范围为-200～+850℃。
热电偶测量炼钢炉熔融金属某一点温度
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例：
用K型（镍铬-镍硅）热电偶测温时，参考端温度t0=25℃， 若测炉温时测得8.81 mv，求被测的实际温度。 解：由分度表可查得 E(25℃,0℃)=1.00 mv， 则可计算得 E(t,0℃)=E(t,30℃)+E(30℃,0℃)=9.81 mv 由反再查K分度表，得实际温度为246℃。
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当在原来热电偶回路中分别引入与导体材料A、 B同样热电特性的材料A′、 B′。 只要 T1 、T0 不变，接入 AˊBˊ后不管接点温度 T2 如何变化，都不影响总热电势。这便是引入补 偿导线原理。
第五章 检测技术的基础——热电偶
假定,金属A的自由电子的密度为NA,金属B的自由电子的密度为NB. 自由电子的密度大的向自由电子的密度小的方向扩散。 失去电子一方带正电，得到电子一方带负电。 这种扩散运动逐渐在界面上建立电势，类似于势垒，它又阻碍 自由电子进一步扩散，产生了一个动态平衡。
接触电势的关系式：
KT N A E AB (T ) ln e NB
热电偶的结构与材料,类型
任意两种导体或半导体材料都可以配置成热电偶。但真 正能作为测温元件具有一些技术要求。 ※有较宽的测温范围,长期使用的物理化学性能稳定; ※电导率高,电阻温度系数小; ※配置的热电势灵敏度高,热电势与温度之间成线性; ※易于复制,工艺简单,价格便宜。 上述要求在实际使用中很难完全符合。一般地,纯金属容易 复制,但热电势小,平均为20V/º C,非金属电极1000V/º C,但是 复制性与稳定性差。通常合金材料比较合适。
检测技术基础
检测就是去认识
——科学家西门子（W.Ven.Siemens）
四、热电偶传感器
一. 热电偶传感器的工作原理
温度测量是通过某些测温物质的各种物理性能变化，例如固体的 尺寸,密度,硬度,粘度,电导率,热辐射等的变化来判断被测物体的 温度。在许多测量方法中，热电偶测温的应用为最广泛之一。
主要优点：
（1）式减（2）式：
E AC (T , T0 ) EBC (T , T0 ) E AC (T ) E AC (T0 ) EBC (T ) EBC (T0 ) [ E AC (T ) EBC (T )] [ EBC (T0 ) E AC (T0 )] E AB (T ) E AB (T0 ) E AB (T , T0 )
中间温度定律为制定热电偶分度表奠定了基础。 许多年来，科学家们试图研究能否用函数关系式甚 至用分段函数来表达热电偶的热端（测量端）温度与 热电偶回路所产生的热电势之间的关系，最终没能成 功。 所谓分度表就是热电偶自由端（冷端）温度为0℃时 ，热电偶工作端（热端）温度与输出热电动势之间的 对应关系的表格。如果自由端温度不为0℃，则可通过 该定律及分度表求得工作端的温度t。
镍铬-考铜热电偶-概述说明以及解释
镍铬-考铜热电偶-概述说明以及解释1.引言1.1 概述镍铬-考铜热电偶是一种常见的温度测量装置，利用热电效应来测量物体的温度。
它由镍铬（Ni-Cr）合金热电极和考铜（Constantan）热电极组成。
当热电偶的两个端点连接到不同温度的物体上时，根据柯尔质热电效应原理，会在热电极与冷电极之间生成一定的温差电势，通过测量该电势的大小，便可间接获取物体的温度信息。
镍铬-考铜热电偶具有许多优点，例如广泛的使用范围、较高的灵敏度、良好的线性特性和较小的测量误差。
它们可以在各种工业领域中应用，包括化工、石油、炼油、电力、冶金等。
根据不同的工作条件和要求，可以选择不同的热电偶型号和尺寸。
然而，镍铬-考铜热电偶也存在一些局限性。
例如，由于热电偶的工作原理与导线的连接方式有关，必须确保连接的可靠性和稳定性，以避免因连接问题导致温度测量的不准确性。
此外，在高温和腐蚀性介质中的应用时，可能会对热电偶的材料和保护套管提出更高的要求。
随着科学技术的不断发展，镍铬-考铜热电偶在温度测量方面也在不断改进和创新。
例如，热电偶的制备方法不断优化，以提高其稳定性和可靠性。
此外，还发展了一些新型的温度测量技术，例如红外线测温技术和光纤测温技术，在特定条件下可以取代传统的热电偶测量。
综上所述，镍铬-考铜热电偶作为一种常见的温度测量装置，具有广泛的应用领域和良好的测量特性。
随着技术的进步和需求的不断变化，相信在未来，镍铬-考铜热电偶将继续发展，并在各个领域发挥更大的作用。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括如下信息：文章将按照以下结构组织和展开：1. 引言部分：介绍有关镍铬-考铜热电偶的背景和概述。
概述可以包括它作为一种热电耦合器件在工业领域的应用和重要性等。
2. 正文部分：详细探讨镍铬-考铜热电偶的原理、制备方法和应用领域。
具体内容如下：2.1 镍铬-考铜热电偶的原理：介绍镍铬-考铜热电偶的工作原理和热电效应的基本原理。
可以涵盖关于温差产生的背景原理、其热电效应产生的机制等内容。
热电偶的基本知识
热电偶的基本知识热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。
其优点是：∙测量精度高。
因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。
∙测量范围广。
常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。
∙构造简单，使用方便。
热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。
一、热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图1所示。
当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一个大小的电流，这种现象称为热电效应。
热电偶就是利用这一效应来工作的。
图1 热电偶工作原理图如图1所示，热电偶的一端将A、B两种导体焊在一起，置于温度为t的被测介中称为自由端，放在温度为t0的恒定温度下。
当工作端的被测介质温度发生变化时，热电势随之发生变化，将热电势送入显示仪表进行指示或记录，或送入微机进行处理，即可获得温度值。
热电偶两端的热电势差可以用下式表示：式中：E t-热电偶的热电势；e AB(t)-温度为t时工作端的热电势；e AB(t0)-温度为t0时自由端的热电势当自由端温度t0恒定时，热电势只与工作端的温度有关，即E t=f(t)。
当组成热电偶的热电极的材料均匀时，其热电势的大小与热电极本身的长度和直径大小无关，只与热电极材料的成分及两端的温度有关，因此，用各种不同的导体或半导体材料可做成各种用途的热电偶，以满足不同温度对象测量的需要。
二、热电偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。
所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。
非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。
热电偶简介
第一节 温度测量的基本概念
一、温度测量 的基本概念
温度标志着物 质内部大量分子 无规则运动的剧 烈程度。温度越 高，表示物体内 部分子热运动越 剧烈。
模拟图：在一个密闭的空间里，气体分 子在高温时的运动速度比低温时快！
二、温标
1、温度的数值表示方法称为温标。它规定 了温度的读数的起点（即零点）以及温度的单 位。各类温度计的刻度均由温标确定。
哪一种热电偶 的灵敏度较低？
哪几种热电偶 的线性较差？
为什么所有的曲线均过原点（零度点）？
热电偶的分度表
——热电偶的线性较差，多数情况下采用查表法
我国从1991年开始采用国际计量委员会规定 的“1990年国际温标”（简称ITS-90）的新标 准。按此标准，制定了相应的分度表，并且有 相应的线性化集成电路与之对应。
结论：
热电势大致与两个结点的温差ΔT或Δt 成正比
从实验到理论得到有关热电效应的结论
如果用两盏酒精灯同时加热两个结点， 指南针的偏转角反而减小。这又说明什 么结？论：
指南针的偏转说明回路中有电动势产生并有 电流在回路中流动。
热电流的强弱与两个结点的温差有关，而不 是与单一的一端结点的温度成正比。
热电偶的种类及结构
第九章 热电偶传感器
在这一章里，卡卡要给大家介绍有关温度、 温标、测温方法等一些基本概念和方法，着 重介绍热电偶传感器的原理、分类、特性及 其应用。
热电偶传感器属于自发电型传感器。
开尔文是英国著名的物理学家。一百 多年前，他建立了热力学温度标度，也 称为绝对温标。它的零度，即物质世界 可能的最低温度，相当于摄氏零下273 度，称为绝对零度。
3、各温区中的热电势均符合国际计 量委员会的标准。
第二节 热电偶的工作原理及分类
热电效应及热电偶的基本原理分析
热电效应及热电偶的基本原理分析；热电偶的四大基本定律;常用的热电极材料及其性能特点;热电偶的冷端补偿；热电偶的基本测量电路。
了解热电偶的工作原理;了解常用热电极材料的类型、性能特点及其适用场合;掌握热电偶的选用和维护方法。
在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一。
在温度测量中，热电偶的应用极为广泛，它具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点.另外，由于热电偶是一种有源传感器,测量时不需外加电源，使用十分方便，所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。
5。
1 热电偶的工作原理与基本结构在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一。
在温度测量中，热电偶的应用极为广泛，它具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。
另外，由于热电偶是一种有源传感器，测量时不需外加电源，使用十分方便，所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。
一、热电偶的工作原理1、工作原理当有两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时（如图5。
1.1)，只要两结点处的温度不同,一端温度为T，称为工作端或热端,另一端温度为T0 ,称为自由端(也称参考端）或冷端，回路中将产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关.这种现象称为“热电效应”，两种导体组成的回路称为“热电偶",这两种导体称为“热电极”，产生的电动势则称为“热电动势”。
图5.1。
1 热电偶回路热电动势由两部分电动势组成，一部分是两种导体的接触电动势，另一部分是单一导体的温差电动势。
当A和B两种不同材料的导体接触时，由于两者内部单位体积的自由电子数目不同（即电子密度不同）,因此，电子在两个方向上扩散的速率就不一样。
现假设导体A的自由电子密度大于导体B的自由电子密度，则导体A扩散到导体B的电子数要比导体B 扩散到导体A的电子数大。
各种分度号热电偶热电阻的测量范围及特点
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4、低廉 缺点：不适用于还元性气体环境 七、J 型热电偶：铁--康铜热电偶，温度范 围-210～1000℃； 优点：1、可使用于还元性气体环境
2、热电动势较 K 热电偶大 20%。 3、较便宜，适用于中温区域。 缺点：易生锈，再现性不佳。 八、T 型热电偶：铜--康铜热电偶，温度范 围-270～400℃；
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范围 0～1300℃； 优点：1、耐热性、安定性、再现性良好及 较优越的精确度； 2、耐氧化、耐腐浊性良好； 3、可以做为标准使用。
缺点：1、热电动势值小，补偿导线误差大； 2、在还元性气体环境较脆弱(特别是氢、金 属蒸气)； 4、比 S 分度高昂。 三、B 型热电偶：铂铑 30-铂铑 6 热电偶，
一、S 型热电偶：铂铑 10-铂热电偶，温度 范围 0～1300℃；优点：1、耐热性、安定性、再 现性良好及较优越的精确度； 2、耐氧化、耐腐浊性良好； 3、可以做为标准使用。
缺点：1、热电动势值小，补偿导线误差大； 2、高昂； 3、在还元性气体环境较脆弱。(特别是氢、 金属蒸气) 二、R 型热电偶：铂铑 13-铂热电偶，温度
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优点：1、1200℃以下耐氧化性良好。 2、热电动势之直线性良好。 缺点：1、不适用于还元性气体环境 2、热电动势与贵金属热电偶相比较时变化 较大。
六、E 型热电偶：镍铬硅--康铜热电偶，温 度范围-270～1000℃ 优点：1、热电偶中感度最好； 2、与 J 热电偶相比耐热性良好； 3、适于氧化性气体环境。
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热电偶的特性及其应用
一、实验简介
热电偶有着测温范围宽、灵敏度和准确度高、结构简单、不易损坏，并且可以进行动态测量和记录的许多优点，因而被应用于温度的传感、工业加热炉温的测量、金属熔点的测量、数据采集与温度控制等诸多方面。
二、实验目的
1、了解热电偶测温的基本原理和方法
2、了解热电偶定标的基本方法
3、掌握热电偶的基本规律
三、实验仪器
FB203温度传感加热装置，自组装热电偶，万用表。
四、实验原理
1821年塞贝克(T. J. Seebeck )发现，当构成回路的两种不同金属的两个连接点
温度不同时，回路中会有恒定电流产
生，如图1所示，这表示两种金属的
接触处由于温度差而产生了电动势，
叫做温差电动势，这种电路称为热电
偶，该现象称为塞贝克效应。
热电偶的温差电动势与两接头之 图1 两种不同金属构成的闭合电路 间的温度关系比较复杂，可以用下式表示：
[]2
1()()T B A T E S T S T dT =-⎰
S(T)表示金属的塞贝克系数，T 2为热端的温度，T 1为冷端的温度。
但是在较小温差范围内可以近似的认为温差电动势E 与温度差(T 2-T 1)成正比，即： 21()E C T T =-
式中C 称为温差系数，单位为-1V μ⨯℃，它表示两接点的温度相差1℃时所产生的电动势，其大小取决于组成温差电偶材料的性质，即： ()()00C=/A B k Ln n n
式中k 为玻尔兹曼常量，e 为电子电量，n 0A 和n 0B 为两种金属单位体积内的自由电
子数目。
对于热电偶而言，有如下两个常见定律：
1、中间导体定律
在热电偶回路中接入中间导体（第三导体），只要中间导体两端温度相同，中间导体的引入对热电偶回路总电势没有影响，这就是中间导体定律。
应用:依据中间导体定律，在热电偶实际测温应用中，常采用热端焊接、冷端开路的形式，冷端经连接导线与显示仪表连接构成测温系统。
2、中间温度定律
热电偶回路两接点（温度为T、
T0）间的热电势，等于热电偶在温
度为T、T n时的热电势与在温度为
T n、T0时的热电势的代数和，如
图2所示。
T n称中间温度。
图2 中间定律连线示意图应用:由于热电偶E-T之间通常呈非线性关系,当冷端温度不为0摄氏度时，不能利用已知回路实际热电势E(T,T0)直接查表求取热端温度值；也不能利用已知回路实际热电势E(T,T0)直接查表求取的温度值，再加上冷端温度确定热端被测温度值，需按中间温度定律进行修正。
热电偶的定标
利用温差热电偶测量温度时必须进行定标，即用实验的方法测量热电偶温差电动势与测量端温度之间的关系曲线，定标方法有以下两种：
1、比较法：即用被校准热电偶与一个标准热电偶(或标准热电阻)去测同一个温度，测得一组数据，其中被校热电偶测得的热电势即由标准热电偶(或标准热电阻)所测的热电势所校准，在被校准热电偶的适用范围内改变不同的温度，进行逐点校准，就可以得到被校准热电偶的一条校准曲线。
这种定标方法设备简单，操作方便，但其准确程度受到标准热电偶(或标准热电阻)准确度的限制。
2、固定点法：纯金属在融化和凝固过程中，其融化和凝固温度不随环境温度改变而改变，从而利用这些纯物质的融化和凝固温度作为已知温度，测出热电偶在这些温度下对应的电动势，利用作图法或最小二乘法拟合实验曲线，求出温差系数C，从而得到热电势与温度关系曲线。
这种定标方法准确度很高，已被定为国际温标复现、校标的基准。
五、实验内容
本实验定标时使用标准热电阻Pt100作为参照物。
1、测试实验室提供的热电偶的温差电动势随着热端温度变化的特性：测试时，保持冷端处于室温，热端温度从30℃到70℃之间每变化5℃记录一次温差电动势的值，升温和降温过程各测一遍。
2、验证中间导体定律：将第三种金属串联接入上述热电偶电路中，并使第三种金属的两个连接端处于相同的温度（如：同处于室温），测试该热电偶的温差电动势随着温度的变化特性（只需测试升温过程即可），并与1中所得数据进行比较，验证中间导体定律。
3、验证中间温度定律：分析1中所得数据，并与中间温度定律内容相比较，验证中间温度定律的正确性
选作：
在利用热电偶发电的技术中经常将热电偶串联使用，本次实验体会串联使用的好处。
1、将四种不同的金属按照下图所示连接，并保持热端温度相同，冷端温度相
同，测试该回路的温差电动势E随着热端温度变化的
关系，并讨论这样做的优点是什么，实验中应该注意
哪些事项？
2、尝试用其他材质的金属丝制作热电偶，测试其
温度特性变化曲线，并与纯镍-康铜热电偶比较。
七、注意事项
1、热端的加热装置温度较高，避免烫伤。
2、所用加热装置为玻璃制品，轻拿轻放，防止破损！
八、思考题
1、温差电动势产生的原理是什么？
2、如何从理论上证明中间导体定律？。